view in publisher's site

Finely tailored pore structure of polyamide nanofiltration membranes for highly-efficient application in water treatment

Highlights•PIP has been applied as a structure regulator to enlarge pores of PA NF membranes.•The addition of PIP enhances the permeance by 97.3% with rejection of MO above 98%.•TPC has been deployed for narrowing pore size distribution of the PA NF membranes.•The incorporation of TPC enhances rejection to positive multi-valent ions greatly.•The finely tailored membranes show strong promise in waste water treatment.AbstractWith fine pore structures and abundant surface charge, polyamide nanofiltration membranes have been widely deployed for separating small active organic molecules and multi-valent ions. However, lack of highly permeable membranes with excellent rejection towards target molecules hampers the widespread application of the polyamide (PA) nanofiltration membranes on a large scale. In current study, we conceive a facile strategy to regulate the molecular structure of polyamide selective layer through introducing piperazine (PIP) or terephthaloyl chloride (TPC) as a structural regulator during the interfacial polymerization between polyethyleneimine (PEI) and trimesoyl chloride (TMC). On the one hand, adding PIP to aqueous solution enlarges the length between the crosslinked networks, thereby enhancing the pure water permeance by 97.3% (to 23.70 L m−2 h−1 bar−1). Interestingly, the membranes exhibit excellent performance for dyes separation (rejection greater than 98%) and molecular weight cut-off (MWCO) about 554.34 Da under the optimum separation conditions. On the other hand, the introduction of TPC could assist the formation of crosslinked structures, thereby narrowing the pore size distribution of the membranes. The well-designed membranes reject above 98% PbCl2 with permeance about 6.36 L m−2 h−1 bar−1 and MWCO below 150 Da under the optimum operation conditions, which is preferable to the state-of-art PA membranes. Excitingly, all of the well-designed membranes demonstrate excellent anti-fouling performances. In summary, with finely tailored pore structure, high permeance and high rejection, and excellent anti-fouling performance, the obtained membranes show strong promise in treating effluence from printing and dyeing industry, and metallurgy and mining industry, respectively.Graphical abstractDownload : Download high-res image (62KB)Download : Download full-size image

ساختار حفرات مناسب غشاهای نانوفیلتراسیون پلی‌آمید برای کاربرد بسیار کارآمد در تصفیه آب

نکات برجسته PIP به عنوان تنظیم‌کننده ساختار برای ایجاد منافذ بزرگ در غشای PA NF به کار گرفته شده‌است. اضافه کردن PIP نفوذ را با رد MO بالای ۹۸ % تا ۹۷.۳ % افزایش می‌دهد. TPC برای کاهش توزیع اندازه منافذ غشاهای PA NF مستقر شده‌است. * ادغام TPC رد شدن از یون‌های مثبت چند ظرفیتی را تا حد زیادی افزایش می‌دهد. غشاهای با دقت مناسب در تصفیه فاضلاب، نوید قوی را از خود نشان می‌دهند. واکنش با ساختارهای منافذ ریز و بار سطحی فراوان، غشاهای نانوفیلتراسیون پلی‌آمید به طور گسترده‌ای برای جداسازی مولکول‌های آلی فعال کوچک و یون‌های چند ظرفیتی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. با این حال، عدم وجود غشاهای بسیار نفوذپذیر با عدم پذیرش عالی نسبت به مولکول‌های هدف مانع از کاربرد گسترده غشاهای نانوفیلتراسیون پلی‌آمید (PA)در مقیاس بزرگ می‌شود. در مطالعه حاضر، ما یک استراتژی ساده را برای تنظیم ساختار مولکولی لایه انتخابی پلی‌آمید از طریق معرفی پیپرازین (PIP)یا ترفتالو کلرید (TPC)به عنوان یک تنظیم‌کننده ساختاری در طول پلیمر شدن بین سطحی بین پلی‌اتیلن ایمین (جزیره پرنس ادوارد)و تری مزویل کلرید (TMC)تصور می‌کنیم. از یک سو، اضافه کردن PIP به محلول آبی، طول بین شبکه‌های شبکه‌ای شده را بزرگ می‌کند، در نتیجه نفوذ آب خالص را تا ۹۷.۳ % افزایش می‌دهد (تا ۲۳.۷۰ L - ۲ h - ۱ bar - ۱). جالب توجه است که غشاها عملکرد بسیار خوبی را برای جداسازی رنگ (رد کردن بیش از ۹۸ %)و برش وزن مولکولی (MWCO)در حدود ۵۵۴.۳۴ Da تحت شرایط جداسازی بهینه نشان می‌دهند. از سوی دیگر، معرفی TPC می‌تواند به تشکیل ساختارهای اتصالات عرضی کمک کند، در نتیجه توزیع اندازه منافذ غشا را محدود می‌کند. غشاهای به خوبی طراحی‌شده با نفوذ حدود ۶.۳۶ L m - ۲ h - ۱ bar - ۱ و MWCO زیر ۱۵۰ Da تحت شرایط عملیاتی بهینه، که نسبت به جدیدترین غشاهای PA ترجیح داده می‌شود، بیش از ۹۸ % PbCl۲ [ ۲ ] را رد می‌کنند. جالب اینجاست که همه غشاهای طراحی‌شده عملکرد ضد رسوب عالی را نشان می‌دهند. به طور خلاصه، با ساختار منافذ مناسب، نفوذپذیری بالا و عدم پذیرش بالا، و عملکرد ضد رسوب عالی، غشاهای به‌دست‌آمده، به ترتیب در تصفیه برون‌ریزی از صنعت چاپ و رنگرزی، و صنعت متالورژی و معدن، نوید بخش هستند.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله General Chemical Engineering
  • ترجمه مقاله General Chemical Engineering
  • مقاله مهندسی شیمی عمومی
  • ترجمه مقاله مهندسی شیمی عمومی
  • مقاله Industrial and Manufacturing Engineering
  • ترجمه مقاله Industrial and Manufacturing Engineering
  • مقاله مهندسی صنایع و ساخت
  • ترجمه مقاله مهندسی صنایع و ساخت
  • مقاله General Chemistry
  • ترجمه مقاله General Chemistry
  • مقاله شیمی عمومی
  • ترجمه مقاله شیمی عمومی
  • مقاله Environmental Chemistry
  • ترجمه مقاله Environmental Chemistry
  • مقاله شیمی محیط‌‌ زیست
  • ترجمه مقاله شیمی محیط‌‌ زیست
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.